突出煤層掘進工作面掘進防突技術(shù)探討

張修滿

摘? 要： 瓦斯突出對于煤礦生產(chǎn)危害巨大，如何防止瓦斯突出是瓦斯突出礦井必須應(yīng)對的問題。文章對高瓦斯礦井煤巷對控制煤與瓦斯突出的措施進行探討，為礦井有效防治煤與瓦斯突出提供借鑒。

關(guān)鍵詞：煤與瓦斯;突出;防治;措施

引言：國內(nèi)外煤與瓦斯突出礦井為有效地控制煤與瓦斯突出事故，先后探索應(yīng)用了多種防治措施。近些年來，煤與瓦斯突出礦井廣泛應(yīng)用“四位一體”綜合防突措施，一定程度上防止了煤與瓦斯突出事故的發(fā)生。但隨著礦井開采深度的逐漸加大，煤層瓦斯含量和瓦斯壓力也隨之升高，煤體受地應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力的作用更為明顯，煤與瓦斯突出的防治難度不斷增大，因此，進一步探索煤巷掘進工作面的防突措施，對礦井的安全生產(chǎn)有著重要的現(xiàn)實意義。

一、概況

淮河能源控股集團潘二煤礦煤礦是突出礦井，某工作面屬于礦井“三帶劃分”中的突出危險區(qū)，所采煤層屬于“三軟”不穩(wěn)定煤層，煤層瓦斯含量大，透氣性差，工作面形成之后，施工抽采巷期間瓦斯含量高、壓力大，有時出現(xiàn)噴孔、夾鉆現(xiàn)象，且正常掘進期間瓦斯?jié)舛冉?jīng)常處于臨界值狀態(tài)，嚴(yán)重制約了抽采巷施工進度和接替計劃，影響了正常生產(chǎn)。根據(jù)實際情況，為此，我們采取一定的措施大大降低了掘進期間的瓦斯涌出量和瓦斯壓力，保證了掘進巷道按期按量的完成。

該煤層巷道斷面形式為U形，巷道高度為4m，沿底掘進。為提高穩(wěn)定性，采用預(yù)緊力高強度低松弛錨索，錨索長度為6.3m，直徑20mm。為實現(xiàn)高預(yù)緊力，錨索托盤采用規(guī)格為400mm×400mm×16mm大托盤。金屬網(wǎng)片采用10號鉛絲加工編制的經(jīng)緯網(wǎng)，網(wǎng)孔為100mm×100mm。梯子梁選用直徑為12mm圓鋼加工而成。煤巷幫部采用Φ20mm×2200mm的等強樹脂錨桿，錨桿的錨固力不小于30kN，扭矩不小于70N·m，煤巷頂部采用Φ20mm×2400mm的等強樹脂錨桿，錨桿錨固力不小于100，扭矩不小于80N·m。幫部和頂部錨桿的間排距均為800mm×800mm，托盤采用150mm×150mm×10mm的鋼板。

二、煤與瓦斯突出防治措施

為實現(xiàn)高瓦斯礦井煤層巷道的安全快速掘進，有效的防突措施有以下幾種。

1.區(qū)域性防突

區(qū)域性防突措施主要有開采保護層和預(yù)抽煤層瓦斯等。但迄今為止，開采保護層是防治煤與瓦斯突出最有效的區(qū)域性防突措施。保護層開采，也叫解放層開采，主要是通過開采與突出煤層鄰近而又無突出危險的煤層，大幅降低突出煤層的瓦斯壓力和瓦斯含量，提高煤層的透氣性，使大量高壓瓦斯得到釋放，從而消除突出煤層的突出危險。近年來，瓦斯抽放技術(shù)得到進一步改進，特別是瓦斯被作為一種新能源進行開發(fā)和利用，使預(yù)抽煤層瓦斯措施得到了快速發(fā)展。

2. 巷旁鉆場超前抽放

巷道掘進過程中，在巷道兩幫每隔50m施工一組鉆場，鉆場深5m，傾角75°，且兩幫交替布置，采用錨網(wǎng)支護。每個鉆場布置12個鉆孔，孔深60m，孔徑不小于79mm。值得注意的是，如果鉆孔位于巷道卸壓區(qū)，那么抽放效果很不明顯，為了充分利用鉆場，控制靠近巷幫的鉆孔離巷道輪廓線1.5m以上。

3.布置卸壓孔

巷道每向前掘進30m，在迎頭向煤體正前方沿著巷道方向施工9個卸壓鉆孔，孔徑不小于89mm，深度控制在50m以上，保證卸壓孔超前距在不少于30m。這樣不僅可以對工作面前方的瓦斯進行卸壓釋放，而且可以探測掘進工作面前方的煤層賦存情況以及水文地質(zhì)條件。

4.水力掏槽技術(shù)

水力掏槽適用于突出煤層，是一項有利于提高掘進效率的措施工藝。其基本原理是在采掘工作開始前，使用高壓水流直接沖擊突出危險煤層，直到?jīng)_出直徑較大的孔洞。在掏槽過程中，煤層會排放出部分煤炭和大量的瓦斯，從而達到煤體卸壓、排放瓦斯的效果。該技術(shù)不僅能夠有效防治煤與瓦斯突出，而且安全效益和經(jīng)濟效益顯著。由于措施實施時間較短，增加了掘進的作業(yè)時間，有效地提高巷道掘進速度，而且能夠大幅降低掘進期間瓦斯超限的次數(shù)，充分證明了水力掏槽技術(shù)措施的有效性和可靠性。

5.淺孔排放

在深孔卸壓和巷旁鉆場抽放的基礎(chǔ)上，巷道掘進過程中在迎頭布置深度為8m的淺孔進行瓦斯釋放。淺孔直徑不小于79mm，鉆孔的間排距為800mm×800mm，鉆孔傾角要保證鉆孔超前迎頭5m以上，以確保掘進工作面前方煤體內(nèi)的瓦斯得到充分的釋放。

6.高壓注水

中高壓注水措施是利用煤、水、瓦斯三者之間的相互作用關(guān)系，一是防止煤層中吸附瓦斯向游離瓦斯的轉(zhuǎn)換，降低了作業(yè)過程中瓦斯的涌出量;二是部分卸除采掘工作面前方煤體的應(yīng)力，破壞瓦斯突出的條件。在實際應(yīng)用過程中，該措施具有操作簡單、安全高效的優(yōu)點，只要在掘進工作面提前打好施工鉆孔，裝入煤層注水器后，施工人員便可以遠(yuǎn)離施工現(xiàn)場進行遠(yuǎn)距離操作。煤層注水后，不僅能起到降塵效果，同時還可以降低瓦斯放散初速度，有效防治煤與瓦斯突出。

7.鉆墻邊掘邊抽

在對煤巷進行掘進時，涌出的瓦斯主要來源于煤壁，而該技術(shù)主要是在卸壓帶內(nèi)布置抽采的鉆孔，將其形狀設(shè)置成扇形，進而將涌出的瓦斯阻隔，該屏障被成為鉆墻。與此同時，使用瓦斯抽采系統(tǒng)將鉆墻阻擋的瓦斯抽出，以此來達到減少瓦斯的目的。該技術(shù)目前已經(jīng)應(yīng)用到了我國的大部分地區(qū)，同時經(jīng)過在實踐過程中不斷地優(yōu)化，也取得了良好的效果。

三、效果檢驗

對于該巷道，我們依據(jù)實際情況，分別采用了區(qū)域防突技術(shù)，鉆孔抽放， 鉆墻邊掘邊抽等措施，取得良好的效果。對煤壁的瓦斯涌出效果進行判定時，可以利用在具體的掘進期間，風(fēng)排瓦斯量以及回風(fēng)流瓦斯?jié)舛茸鳛榕袛嗟臉?biāo)準(zhǔn)進行評判。通過預(yù)測方案，可以得出在具體的掘進過程中，其回風(fēng)流的瓦斯?jié)舛?.90%，而風(fēng)排瓦斯量的值為0.70-2.05m3/min，平均值的為1.33m3/min，而使用綜合防突技術(shù)對其進行掘進，其回風(fēng)流的瓦斯體積達為0.64%，具體的風(fēng)排瓦斯量為0.45-1.62m3/min，平均值的為1.02m3/min。其相較之前的方案，下降了16%，因此說明了使用該技術(shù)進行掘進，其具體的效果顯著。

四、 結(jié)語

如何提高高瓦斯礦井煤層巷道掘進工作中瓦斯管理水平一直是煤炭行業(yè)大力研究的問題。為確保高瓦斯礦井煤巷掘進過程的安全、高效，必須從依據(jù)具體情況，采取適宜的措施進行綜合治理。實踐表明，只要防突措施設(shè)置合理，不僅可以確保煤層巷道的掘進速度，而且可以大大改善掘進工作面的工作環(huán)境，收獲良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

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